Aplicarea eficientă a tehnologiei de sudare cu laser în producția de automobile

Aplicarea eficientă a tehnologiei de sudare cu laser în producția de automobile

Tehnologia de sudare cu laser are caracteristicile de înaltă eficiență și flexibilitate bună a procesului de sudare, în procesul de fabricație de automobile, poate fi utilizată pentru sudarea caroseriei auto și sudarea diferitelor tipuri de piese de automobile, reduce greutatea totală a caroseriei automobilului, îmbunătățește precizia ansamblării caroseriei, satisface cererea de îmbunătățire a performanței ușoare și de siguranță a producției de automobile și, în același timp, poate reduce costul producției de automobile în costul de asamblare și costul de ștanțare și poate îmbunătăți gradul de integrare al caroserie. Prin urmare, modul în care se aplică în mod activ și eficient tehnologia de sudare cu laser a devenit întreprinderile actuale de producție de automobile trebuie să ia în considerare problema, următoarea va fi o discuție specifică privind aplicarea tehnologiei de sudare cu laser.

1. Prezentare generală a tehnologiei de sudare cu laser

1.1 Principiul tehnologiei sudării cu laser

Sudarea cu laser, esența sa aparține tehnologiei de sudare prin topire, cu fasciculul laser ca sursă principală de energie, printr-un anumit impact, completează munca de sudare a sudurii. Fasciculul laser trebuie generat prin oscilatorul optic pentru a obține un fascicul laser de mare putere pe suprafața metalului, poate vaporiza rapid metalul, atunci când metalul topit învelește găurile de vaporizare, poate fi în reacția la stres și metodele de încălzire și răcire , formarea sudurii și, în cele din urmă, finalizați sudarea metalului. Trebuie remarcat faptul că fasciculul laser are densități diferite la puteri diferite, adâncimea sudurii are și un impact asupra adâncimii sudurii, pe măsură ce densitatea fasciculului laser crește, va crește adâncimea de fuziune, sudarea este mai adâncă. Dimpotrivă, va reduce gradul de adâncime de fuziune, adâncimea de fuziune este mai mică.

1.2 Avantajele și dezavantajele tehnologiei de sudare cu laser

Tehnologia de sudare cu laser are avantajul de a juca un rol important în producția actuală de automobile. În principal, în următoarele aspecte: sudarea reală este supusă unui interval mic de influență a căldurii, iar cantitatea de deformare este, de asemenea, mai mică. Calitatea și precizia sudurii este mai mare, poate garanta gradul estetic sub premisa asigurării calității. Operația de sudare specifică este mai flexibilă, de înaltă eficiență, poate satisface nevoile întreprinderilor. Zgomotul din construcție este mic și are un efect bun de economisire a energiei. Aplicabil la sudarea materialului cu textura fragilă, rezistență ridicată și punct de topire ridicat.

Cu toate acestea, tehnologia de sudare cu laser are și anumite defecte, care sunt următoarele: cerințe ridicate privind poziția de sudare și necesitatea de a acorda atenție gamei de cerințe de sudare. Nu este potrivit pentru materiale cu grosime mare. Când materialul de sudură are o conductivitate termică ridicată, efectul de sudare va fi afectat. Eficiența conversiei energiei este scăzută, în timp ce timpul de solidificare a canalului de sudură este mai rapid, într-o anumită măsură, limitând efectul de sudare.

2. Aplicarea practică a tehnologiei de sudare cu laser

2.1 Sudarea cu autotopire cu laser

În tehnologia de sudare cu laser, sudarea cu autotopire cu laser se referă la două sau mai multe părți de sudură, în procesul de topire și răcire, după coeziunea într-un întreg, completează sudarea eficientă. În sudarea cu autotopire cu laser nu este nevoie să adăugați flux, poate fi finalizată sudarea, poate economisi costurile de sudare. Funcționare specifică, sub acțiunea fasciculului laser, astfel încât temperatura suprafeței părții sudate a punctului de fierbere într-o perioadă scurtă de timp, vaporizarea metalului va genera o gaură, așa cum se arată în figura 1, în presiunea de recul a vaporii de metal și tensiunea superficială a metalului lichid, gravitația pentru a ajunge la o stare de echilibru, gaura nu mai este adâncită, în adâncimea unei găuri stabile după închiderea finalizării sudării prin fuziune profundă cu laser. În prezent, în producția de automobile, aplicația de sudare cu autotopire cu laser este mai extinsă, adesea folosită în corpul de sudare, sudare în grup și părți ale sudurii. În prezent, produsele marca Volkswagen Maiteng, Touguan și Sprint, în partea de sudare în metoda de sudare prin fuziune. În unele modele ale logo-ului și Citroen, sudarea ușii este folosită și în sudarea cu autofuziune cu laser. În plus, în funcție de tipul de clasificare a cordonului de sudură, există în general o varietate de tipuri, cum ar fi cusătură de sudură liniară unică, cusătură de sudură plurală și neliniară etc. Datorită simplității procesului de producție a cusăturii de sudură unică, acesta este acum utilizat pe scară largă.

Volkswagen în Germania în 1985, cea mai veche sudură cu laser pentru modelul Audi de sudare a șasiului, Toyota în Japonia în 1986, utilizarea metodei de sudare cu laser cu sârmă pentru sudarea cadrului lateral al caroseriei. Aplicarea de mare volum din America de Nord a tehnologiei de sudare cu laser în 1993, când Statele Unite ale Americii, în scopul de a îmbunătăți competitivitatea de automobile din Statele Unite cu automobile japoneze și a prezentat proiectul de 2 mm. Până acum, aproape toți cei mai importanți producători de automobile din lume au adoptat un număr mare de tehnologii de sudare cu laser, care implică părți structurale ale automobilelor, inclusiv cadrul lateral al caroseriei, panourile ușilor, ramele ferestrelor parbrizului, panourile de acoperire a roților, panourile de podea, stâlpii intermediari și așa mai departe. .

Statele Unite ale Americii sunt, de asemenea, cele mai vechi lasere de mare putere introduse în industria auto, în centrul industriei auto din Statele Unite ale Americii din zona Detroit există zeci de stații de procesare laser, utilizate pentru piese metalice de automobile de tăiere și sudare a angrenajelor, astfel încât restyling auto de la 5 ani la 2 ani scurtat. General Motors a folosit mai mult de douăzeci de linii de producție de procesare cu laser, Ford Motor Company din Statele Unite a folosit laserul Nd: YAG combinat cu roboți industriali pentru a suda caroseria sedanului, reducând considerabil costurile de producție, în 2000, cele trei mari companii de automobile din SUA au 50 la sută din linia de producție de sudare prin puncte cu rezistență a fost înlocuită cu linia de producție de sudare cu laser.

În Japonia, aplicarea cu succes a sudării cu laser în linia de producție pentru atenția lumii, cum ar fi în producția de caroserie de automobile în punerea în aplicare a sudării cu laser a turnării de ștanțare a plăcilor subțiri de oțel de noi metode, iar acum majoritatea producătorilor de automobile din lume să urmeze exemplul. Multe companii de automobile celebre din lume au construit linii speciale de producție de sudare cu laser: linia de producție de sudare a podelei auto Thyssen Steel, linia de producție de prelucrare cu laser a angrenajului Volkswagen, cele 18 fabrici de automobile Mercedes-Benz în 8 dintre fabrici instalate echipamente de prelucrare cu laser.

2.2 Sudarea cu umplutură cu laser

În tehnologia de sudare cu laser, principiul sudării în filet cu laser este de a adăuga un anumit material de sudură la cusătura de sudură și de a forma o îmbinare sudată prin topirea materialului de sudură umplut cu fasciculul laser. Sudarea cu laser cu filet are avantaje evidente fata de metodele traditionale de sudare fara filet, atat in ceea ce priveste extinderea gamei de sudare cu laser cat si in ceea ce priveste posibilitatea de a suda placi groase la un nivel de putere mai mic si cu un efect de sudare mai mare. Trebuie remarcat faptul că, în aplicarea sudării cu sârmă de umplutură cu laser, nu numai pentru a topi sârma, ci și pentru a topi materialul de bază, astfel încât producția de găuri mici în materialul de bază, astfel încât sârma și materialul de bază pentru fuziunea completă, pentru a genera un nou bazin de topire mixtă. Bazinul topit amestecat și sârmă, materialul de bază are o diferență clară, poate îmbunătăți materialul de bază în sine există unele deficiențe de performanță, în utilizarea unei compoziții rezonabile a sârmei ca material de umplutură, pentru a se asigura că sudarea are un grad ridicat de uzură rezistență și rezistență la coroziune.

2.3 Sudarea cu arc laser compozit

În sudarea cu laser, principiul sudării compozite cu arc laser este de a combina sursa de căldură laser și arcul, într-un bazin topit împreună, și apoi de a realiza sudarea. Principiul de sudare este prezentat în Figura 2, iar metoda de sudare se caracterizează prin deformare mică, viteză mare și adaptabilitate ridicată.

În producția de mașini de serie ale companiei germane Audi, procesul de sudare compozit cu arc laser este aplicat celei mai critice suduri ale caroseriei din aluminiu. Caroseria mașinii este a doua generație a seriei de lux Audi A8, care este proiectată pentru siguranță la impact și rezistență la răsucire și deformare. Sudura compozită cu arc laser îndeplinește toate cerințele și prezintă o duritate puternică, rezistență ridicată și adâncime mare de fuziune. Pentru a satisface așteptările ridicate ale clienților pentru această mașină, fiecare detaliu trebuie perfecționat pentru a asigura calitatea construcției mașinii. Cusăturile de sudură înguste ale sudării hibride cu laser pot fi utilizate pentru piesele de prelucrat cu cerințe mari de aspect, apoi colțurile din partea superioară a cadrului caroseriei nu trebuie să fie umplute cu benzi de plastic. În domeniul producției de vehicule ușoare trebuie îndeplinite toate cerințele menționate mai sus, precum și unele condiții speciale, iar procesul de fabricație a unei caroserii integral din aluminiu este și mai strict în ceea ce privește aceste cerințe.

2.4 Sudarea cu laser la distanță

În tehnologia de sudare cu laser, sudarea cu laser la distanță poate fi procesată pe distanțe lungi cu ajutorul unei lentile cu vibrații de scanare de mare viteză pentru a suda piesele cu fascicule laser de diferite puteri. Datorită avantajelor sale tehnice unice, este utilizat în prezent într-un număr mare de trape panoramice Mercedes-Benz și Volkswagen, sudura laterală a Audi. În aplicația actuală a sudării cu laser la distanță în producția de automobile, are următoarele avantaje:

(1) are o precizie de poziționare puternică, poate realiza sudare rapidă, pentru a satisface nevoile de producție ale întreprinderilor de automobile.

(2) Poate fi combinat cu diferite rezistențe structurale pentru sudare, pentru a realiza nevoile diferitelor forme de sudură.

Sudarea la distanță cu laser are cerințe ridicate în ceea ce privește materialele și echipamentele. Când grosimea pieselor este mare, este imposibil să se reducă adâncimea sudurii, iar rezistența la forfecare la sudare este scăzută.

2.5 Lipire cu laser

În tehnologia de sudare cu laser, tehnologia de lipire cu laser are avantajele formei frumoase și etanșării puternice și rezistența ridicată a cordonului de sudură. Principiul specific este de a focaliza fasciculul laser pe suprafața sârmei de sudură, după topirea sârmei de sudură pentru a umple părțile sudate, la stratul de lipire pentru a finaliza sudarea. Deși această metodă este similară cu sudarea prin fuziune, materialul de bază nu este topit în practică. Prin urmare, punctul de topire al materialului de lipit trebuie să fie mai mic decât cel al materialului de bază, iar lipirea eficientă este realizată prin material de lipire lichid. Principiul este prezentat în figura 3.

Brazarea cu laser este utilizată în prezent pentru a suda capacele portbagajului la Volkswagen, Haima, Chery și Audi și este, de asemenea, folosită din când în când pentru a îmbina acoperișul și panourile laterale la Cadillac, Porsche, Ford și Volkswagen. Atunci când utilizați această tehnologie, este important să rețineți că procesul de sudare poate fi afectat de mulți factori, în special de parametrii procesului. De exemplu, viteza de sudare, puterea laserului și diametrul punctului trebuie ajustate și proiectate împreună cu sudarea reală pentru a asigura eficiența lipirii cu laser.

Echipamentul pentru lipirea cu laser necesită de obicei o lentilă de procesare a lipirii integrată în brațul robotului. Raza laser este focalizată pe îmbinările plăcilor, topind un fir de sudură (de exemplu, sârmă de cupru-siliciu) și astfel unind piesele între ele. Succesul acestui proces este că obține o rezistență a îmbinării apropiată de cea a unei suduri și produce o cusătură de sudură plăcută din punct de vedere estetic. Sudurile produse prin lipire cu laser sunt cunoscute pentru proprietățile lor ridicate de etanșare, netezime și curățenie. Ca rezultat, produsul lipit necesită puțină reluare. De exemplu, caroseria poate fi vopsită direct după curățare.

Utilitatea laserelor cu diode Laserline în domeniul brazării cu laser este foarte apreciată la nivel mondial. Peste 800 de lasere cu diode LDF sunt utilizate cu succes pe termen lung în aplicațiile de asamblare a caroseriei auto din întreaga lume. Lipirea cu laser de înaltă calitate nu se caracterizează doar prin rezistență ridicată a sudurii și impact redus la căldură, ci și prin cerințe mari asupra esteticii îmbinării sudate. Un avantaj major de prelucrare al laserului semiconductor este că produce un bazin topit stabil. În plus, modulul cu trei puncte dezvoltat de Laserline oferă alte avantaje în aplicațiile de lipire: chiar și atunci când se sudează table de oțel galvanizate la cald greu de lipit, această tehnologie permite îmbinări de sudură de înaltă calitate, fără a compromite viteza de sudare.

Lipirea cu laser a fost mult timp un proces de bază în producția de caroserii auto. Cu toate acestea, utilizarea din ce în ce mai mare a oțelului galvanizat în caroserii auto a condus la o serie de probleme: creșterea stropilor de particule în timpul lipirii și ondulații la îmbinările sârmei, care trebuie evitate prin reducerea vitezei de prelucrare. laserline a dezvoltat o soluție revoluționară pentru această problemă: prin utilizarea unui modul cu mai multe puncte, cu punctele laterale în fața punctului principal, stratul galvanizat poate fi îndepărtat mai întâi din jurul sudurii, făcând posibilă îndepărtarea stratului galvanizat din sudura. Acest lucru face posibilă îndepărtarea mai întâi a stratului galvanizat din jurul cordonului de sudură, asigurând astfel un proces de lipit fără a fi nevoie să reduceți viteza de lipire. Acest proces a fost bine primit în industrie.

Brazarea cu laser cu diodă de zincare convențională utilizează tehnologia cu un singur punct. Sursa laser este integrată în robotul de lipire. Datorită stabilizării bazinului topit produs de laserul cu diodă, este posibilă placarea cu laser a substraturilor de argint sau alamă. Sudurile sunt plăcute din punct de vedere estetic și de înaltă calitate. Stabilitatea operațională a laserelor cu diodă LDF a fost dovedită în producția de serie prin compararea unui laser YAG de 4 kW cu un laser cu diodă de 6 kW pentru lipirea unui Volkswagen Touran din Wolfsburg, Germania.

3. Concluzie

Pentru industria de producție de automobile, diferite tehnologii de sudare cu laser au o valoare de utilizare diferită. Diferite părți ale mașinii pentru a alege o metodă de sudare rezonabilă, este propice pentru îmbunătățirea calității generale a producției de automobile, iar în costul de sudare, eficiența sudării pentru a satisface nevoile întreprinderilor de automobile. Din acest motiv, această lucrare analizează principiul și avantajele și dezavantajele tehnologiei de sudare cu laser, explorează efectul de aplicare al sudării cu autotopire cu laser, al sudării cu umplere cu fir cu laser, al sudării compozite cu arc laser, al sudării cu laser la distanță și al lipirii cu laser în producția de automobile, oferă experiență de sudare pentru producția de automobile, îmbunătățește nivelul de sudură al întreprinderilor de automobile și promovează dezvoltarea sănătoasă și durabilă a industriei de producție de automobile. Tradus cu www.DeepL.com/Translator (versiune gratuită)